POKEY
From Atariki
| Wersja z dnia 09:19, 4 gru 2005 KMK (Dyskusja | wkład) ← Previous diff |
Aktualna wersja Mono (Dyskusja | wkład) (→Zobacz też - evie) |
||
| Linia 1: | Linia 1: | ||
| - | '''POKEY''' (''Pot-Keyboard Integrated Circuit'') - układ LSI o oznaczeniu C012294. | + | {{grafr|Atari_POKEY.png}} |
| + | Pot-Keyboard Integrated Circuit - wielofunkcyjny układ LSI. Stosowany w [[Atari 8-bit|8-bitowych komputerach Atari]], konsoli [[5200]], niektórych kartridżach do konsoli [[7800]] oraz w części gier salonowych produkcji Atari. | ||
| - | Służy do generowania dźwięku, kontroli interfejsu szeregowego ([[SIO]]), obsługi manipulatorów analogowych (''wiosełek'' - paddle) i klawiatury. Poza tym Pokey zawiera cztery układy zegarowe oraz generator liczb pseudolosowych i jest głównym - ale nie jedynym - źrodłem przerwań [[IRQ]]. | + | == Numery katalogowe == |
| + | |||
| + | * Standard: '''C012294''' | ||
| + | * [[PORKEY]] (wersja ze zintegrowanymi multiplekserami 4051B, prototyp): '''C020574''' | ||
| + | * MEG (wersja CMOS): '''C021463''' | ||
| + | * [[QUAD POKEY]]: '''C024425''' | ||
| + | |||
| + | == Przeznaczenie == | ||
| + | |||
| + | Służy do generowania dźwięku, kontroli interfejsu szeregowego ([[SIO]]), obsługi manipulatorów analogowych (''wiosełek'' - paddle) i klawiatury. Poza tym POKEY zawiera cztery układy zegarowe oraz generator liczb pseudolosowych i jest głównym - ale nie jedynym - źródłem przerwań [[IRQ]]. Układ ma [[rejestry POKEY-a|29 rejestrów]] i zajmuje adresy $D200-$D2FF. | ||
| ==Transmisja szeregowa== | ==Transmisja szeregowa== | ||
| - | Protokół transmisji urządzeń podłączonych do szyny szeregowej ([[SIO]]) jest zdefiniowany następująco: | + | ===Protokół transmisji pojedynczych bajtów=== |
| + | |||
| + | Protokół transmisji urządzeń podłączonych do szyny szeregowej (zob. [[Gniazdo SIO]]) jest zdefiniowany następująco: | ||
| - | * 1 bit startu | + | * 1 bit startu (0) |
| * osiem bitów danych | * osiem bitów danych | ||
| * brak kontroli parzystości | * brak kontroli parzystości | ||
| - | * 1 bit stopu | + | * 1 bit stopu (1) |
| * 19200 bitów na sekundę | * 19200 bitów na sekundę | ||
| + | * poziom +4 V oznacza logiczną jedynkę, a 0 V - zero. | ||
| Dane transmitowane są w kolejności od najmłodszego bitu. Szybkość transmisji 19200 bitów na sekundę nie dotyczy magnetofonu kasetowego, gdzie określona jest na 600 bitów na sekundę. | Dane transmitowane są w kolejności od najmłodszego bitu. Szybkość transmisji 19200 bitów na sekundę nie dotyczy magnetofonu kasetowego, gdzie określona jest na 600 bitów na sekundę. | ||
| - | Przebieg komunikacji pomiędzy komputerem i urządzeniem jest następujący: | + | Układ POKEY działa jako [http://en.wikipedia.org/wiki/UART UART], przejmując na siebie podział bajtów, wpisanych przez system do [[Rejestry POKEY-a#SEROUT|rejestru wyjścia szeregowego (SEROUT)]], na pojedyncze bity i wyemitowanie ich na złącze szeregowe z zaprogramowaną częstotliwością, lub scalenie napływających z urządzenia bitów w bajt i przekazanie go w [[Rejestry POKEY-a#SERIN|rejestrze wejścia szeregowego (SERIN)]]. |
| - | 1) komputer ustawia linię COMMAND [[gniazdo SIO|portu SIO]]; | + | ===Szybkość transmisji=== |
| - | 2) komputer formuje czterobajtowy blok komendy, tzw. Command Frame. Command Frame składa się kolejno z (bajt 1) dodanych do siebie wartości DDEVIC i DUNIT, odjąć 1; (bajt 2) wartości DCMND; (bajt 3) wartości DAUX1; (bajt 4) wartości DAUX2; | + | Szybkość transmisji programowana jest przez OS przy użyciu połączonych w parę dzielników 3 i 4 (AUDF3 i AUDF4), do których doprowadza się sygnał o częstotliwości głównego zegara systemu, czyli 1773447 Hz w systemie PAL albo 1789772,5 Hz w systemie [http://pl.wikipedia.org/wiki/NTSC NTSC]. Szybkość tę możemy obliczyć według następującego wzoru: |
| - | + | ||
| - | 3) komenda jest wysyłana do urządzenia razem z dołączoną na końcu sumą kontrolną; czas pomiędzy ustawieniem linii COMMAND a wysłaniem komendy musi być nie mniejszy niż 750 usec i nie większy niż 1600 usec. | + | |
| - | + | ||
| - | 4) komputer kasuje linię COMMAND portu SIO (nie wcześniej niż po 650 usec i nie później niż 950 usec po wysłaniu komendy) i czeka na odpowiedź; | + | |
| - | + | ||
| - | 5) urządzenie przyjmuje komendę; jeśli urządzenie stwierdziło w komendzie błąd sumy kontrolnej, nie reaguje; jeśli komenda jest nierozpoznana, albo nieprawidłowe są jej parametry (np. nie istnieje sektor o podanym numere), odpowiedzią jest $4E ("N", jak Negative Acknowledge) i na tym transmisja się kończy; jeśli komenda jest urządzeniu znana a parametry prawidłowe, odpowiedzią jest $41 ("A", jak Acknowledge). Odpowiedź urządzenia musi nastąpić w czasie od 0 do 16 msec. od skasowania linii COMMAND przez komputer; | + | |
| - | + | ||
| - | 6) jeśli komenda jest wykonalna i jest to odczyt danych, urządzenie podejmuje próbę wykonania operacji; jeśli się to nie uda (np. nie można odczytać sektora z powodu uszkodzenia nośnika), wysyła kod $45 ("E", jak Error) i na tym transmisja się kończy; w przeciwnym wypadku przesyłany jest kod $43 ("C", jak Complete), a następnie blok danych zakończony sumą kontrolną i na tym transmisja się kończy; po przesłaniu potwierdzenia ("C") blok danych po musi nadejść nie wcześniej niż w ciągu 1000 usec. i nie później niż w ciągu 1800 usec.; | + | |
| - | + | ||
| - | 7) jeśli to jest zapis danych, komputer przesyła blok danych plus sumę kontrolną do urządzenia. Po jego przyjęciu i stwierdzeniu poprawności urządzenie odpowiada kodem $41 ("A") i przystępuje do np. zapisania danych na nośnik. Po zapisie urządzenie informuje komputer kodem "C" lub "E" o znaczeniu jak powyżej, i na tym transmisja się kończy. Przesłanie danych po potwierdzeniu ("A") musi nastąpić nie wcześniej niż w ciągu 1000 usec. i nie później niż w ciągu 1800 usec. Przesłanie potwierdzenia końcowego ("C" lub "E") musi nastąpić w czasie od 850 usec. do 16 msec. po przesłaniu bloku danych. | + | |
| - | + | ||
| - | Ogólnie potwierdzenie końcowe ("C" lub "E") musi nadejść z urządzenia nie wcześniej niż po 250 usec. i nie później niż po 255 sekundach - czyli po 4 minutach i 15 sekundach - od nadesłania potwierdzenia komendy ("A"). | + | |
| - | + | ||
| - | Ogólnie schemat wymiany danych przy odczycie jest następujący: | + | |
| - | + | ||
| - | * komputer --> komenda 4 B + CRC --> urządzenie | + | |
| - | * komputer <-- potwierdzenie 'A' <-- urządzenie | + | |
| - | * wykonanie | + | |
| - | * komputer <-- potwierdzenie 'C' <-- urządzenie | + | |
| - | * komputer <-- blok danych + CRC <-- urządzenie | + | |
| - | * koniec. | + | |
| - | + | ||
| - | Natomiast zapis wygląda tak: | + | |
| - | + | ||
| - | * komputer --> komenda 4 B + CRC --> urządzenie | + | |
| - | * komputer <-- potwierdzenie 'A' <-- urządzenie | + | |
| - | * komputer --> blok danych + CRC --> urządzenie | + | |
| - | * komputer <-- potwierdzenie 'A' <-- urządzenie | + | |
| - | * wykonanie | + | |
| - | * komputer <-- potwierdzenie 'C' <-- urządzenie | + | |
| - | * koniec | + | |
| - | + | ||
| - | W fazie oznaczonej jako ''wykonanie'' urządzenie dokonuje niezbędnych czynności (np. stacja dysków wyszukuje żądany sektor na dyskietce i odczytuje go, albo zapisuje), a komputer czeka. | + | |
| - | + | ||
| - | Potwierdzenia przesyłane są bez sum kontrolnych (CRC). | + | |
| - | + | ||
| - | ===Układ POKEY a transmisja szeregowa=== | + | |
| - | + | ||
| - | Transmisja szeregowa jest wspomagana przez układ [[POKEY]]. Działa on jako UART, przejmując na siebie podział bajtów, wpisanych przez system do [[Rejestry POKEY-a#SEROUT|rejestrze wyjścia szeregowego (SEROUT)]], na pojedyncze bity i wyemitowanie ich na złącze szeregowe z zaprogramowaną częstotliwością, lub scalenie napływających z urządzenia bitów w bajt i przekazanie go w [[Rejestry POKEY-a#SERIN|rejestrze wejścia szeregowego (SERIN)]]. | + | |
| - | + | ||
| - | Szybkość transmisji programowana jest przy użyciu połączonych w parę dzielników 3 i 4 (AUDF3 i AUDF4), do których doprowadza się sygnał o częstotliwości głównego zegara systemu, czyli 1773446,25 Hz w systemie PAL albo 1789772,5 Hz w systemie NTSC. Szybkość tę możemy obliczyć według następującego wzoru: | + | |
| baud = (F/2)/(R+7) | baud = (F/2)/(R+7) | ||
| - | gdzie F to wspomniana wyżej częstotliwość bazowa, a R - wartość wstawiana do rejestru układu [[POKEY]]. Żądaną wartość licznika dla znanej prędkości możemy obliczyć po przekształceniu tego wzoru: | + | gdzie F to wspomniana wyżej częstotliwość bazowa, a R - wartość wstawiana do rejestru układu POKEY. Żądaną wartość licznika dla znanej prędkości możemy obliczyć po przekształceniu tego wzoru: |
| R = ((F/2)/baud)-7 | R = ((F/2)/baud)-7 | ||
| - | Szukana wartość to R po zaokrągleniu do najbliższej całkowitej. | + | Szukana wartość (tzw. [[HS Index]]) to R po zaokrągleniu do najbliższej całkowitej. |
| - | Normalnie ustawianą przez system operacyjny wartością R jest 40. Teoretycznie ma to odpowiadać szybkości 19200 bitów na sekundę, z podanego wzoru wynika jednak, że w rzeczywistości jest to 18866,45 bps w systemie PAL oraz 19040 bps w systemie NTSC. W praktyce szybkość transmisji nieprzyspieszanej może wahać się w zakresie od 17734,46 bps do 20152,8 bps (19200 bps +/- 5%; odpowiada to wartościom dzielnika [[POKEY]]-a z zakresu od 43 do 37, w systemie PAL). | + | Normalnie ustawianą przez system operacyjny wartością R jest 40. Teoretycznie ma to odpowiadać szybkości 19200 bitów na sekundę, z podanego wzoru wynika jednak, że w rzeczywistości jest to 18866,45 bps w systemie PAL oraz 19040 bps w systemie NTSC. W praktyce szybkość transmisji nieprzyspieszanej może wahać się w zakresie od 17734,46 bps do 20152,8 bps (19200 bps ±5%; odpowiada to wartościom dzielnika POKEY-a z zakresu od 43 do 37, w systemie PAL). |
| - | Możliwości układu [[POKEY]] nie kończą się jednak na szybkości 20 kbps. Niektóre możliwe do wygenerowania szybkości transmisji przedstawia poniższa tabela: | + | Możliwości układu POKEY nie kończą się jednak na szybkości 20 kbps. Niektóre możliwe do wygenerowania szybkości transmisji przedstawia poniższa tabela: |
| <table border=1 cellpadding=5> | <table border=1 cellpadding=5> | ||
| <tr><td><b>R</b></td><td><b>bps<br>(PAL / NTSC)</b></td><td><b>Uwagi</b></td></tr> | <tr><td><b>R</b></td><td><b>bps<br>(PAL / NTSC)</b></td><td><b>Uwagi</b></td></tr> | ||
| - | <tr><td>0</td><td>126674,7 / 127840,9</td><td>Szybkość trudna do praktycznego użycia ze względu na zakłócenia powodowane przez układ [[ANTIC]] przy generowaniu obrazu.</td></tr> | + | <tr><td>0</td><td>126674,7 / 127840,9</td><td>Szybkość trudna do praktycznego użycia ze względu na zakłócenia powodowane przez układ [[ANTIC (układ)|ANTIC]] przy generowaniu obrazu.</td></tr> |
| <tr><td>1</td><td>110840,4 / 111860,8</td><td>j/w. Jest to najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 115,2 kbps (6x19200).</td></tr> | <tr><td>1</td><td>110840,4 / 111860,8</td><td>j/w. Jest to najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 115,2 kbps (6x19200).</td></tr> | ||
| <tr><td>2</td><td>98524,8 / 99431,8</td><td>Maksymalna praktycznie użyteczna szybkość transmisji szeregowej ze stacją dysków</td></tr> | <tr><td>2</td><td>98524,8 / 99431,8</td><td>Maksymalna praktycznie użyteczna szybkość transmisji szeregowej ze stacją dysków</td></tr> | ||
| <tr><td>3</td><td>88672,3 / 89488,6</td><td> </td></tr> | <tr><td>3</td><td>88672,3 / 89488,6</td><td> </td></tr> | ||
| - | <tr><td>4</td><td>80611,2 / 81353,3</td><td>Szybkość opcjonalna stacji [[XFD-602]]</td></tr> | + | <tr><td>4</td><td>80611,2 / 81353,3</td><td>Szybkość opcjonalna stacji [[XFD602]]</td></tr> |
| <tr><td>5</td><td>73893,6 / 74573,8</td><td>Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 76800 bps (4x19200).</td></tr> | <tr><td>5</td><td>73893,6 / 74573,8</td><td>Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 76800 bps (4x19200).</td></tr> | ||
| - | <tr><td>6</td><td>68209,5 / 68837,4</td><td>Szybkość stacji [[LDW Super 2000]], [[Top Drive 1050]], [[TOMS Turbo]], [[TOMS Multi]], [[TOMS 710]], [[TOMS 720]], [[XFD-601]]/602 itd., krótko mówiąc, najpopularniejsze "turbo" do szeregowej stacji dysków</td></tr> | + | <tr><td>6</td><td>68209,5 / 68837,4</td><td>Szybkość stacji [[LDW Super 2000]], [[Top Drive 1050]], [[TOMS Turbo Drive]], [[TOMS Multi Drive]], [[TOMS 710]], [[TOMS 720]], [[XFD601]]/602 itd., krótko mówiąc, najpopularniejsze "turbo" do szeregowej stacji dysków</td></tr> |
| <tr><td>7</td><td>63337,3 / 63920,4</td><td> </td></tr> | <tr><td>7</td><td>63337,3 / 63920,4</td><td> </td></tr> | ||
| - | <tr><td>8</td><td>59114,9 / 59659</td><td>Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 57600 bps (3x19200). </td></tr> | + | <tr><td>8</td><td>59114,9 / 59659</td><td>Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 57600 bps (3x19200). Szybkość transmisji używana w stacji [[SN-360]] z firmwarem [[Mikey|Mikeya]] (jedyna możliwa prędkość turbo, narzucona sprzętowo przez zegar UARTa w stacji)</td></tr> |
| - | <tr><td>9</td><td>55420,2 / 55930,4</td><td>Szybkość transmisji używana w rozszerzeniu [[Speedy 1050]]</td></tr> | + | <tr><td>9</td><td>55420,2 / 55930,4</td><td>Szybkość transmisji używana w rozszerzeniach [[Speedy 1050]] oraz [[Hyper-XF]]</td></tr> |
| <tr><td>10</td><td>52160,2 / 52640,4</td><td>52 kbps, szybkość stacji [[US Doubler]] i [[Happy Warp]]</td></tr> | <tr><td>10</td><td>52160,2 / 52640,4</td><td>52 kbps, szybkość stacji [[US Doubler]] i [[Happy Warp]]</td></tr> | ||
| <tr><td>11</td><td>49262,4 / 49715,9</td><td> </td></tr> | <tr><td>11</td><td>49262,4 / 49715,9</td><td> </td></tr> | ||
| Linia 93: | Linia 65: | ||
| <tr><td>14</td><td>42224,9 / 42613,6</td><td> </td></tr> | <tr><td>14</td><td>42224,9 / 42613,6</td><td> </td></tr> | ||
| <tr><td>15</td><td>40305,6 / 40676,6</td><td> </td></tr> | <tr><td>15</td><td>40305,6 / 40676,6</td><td> </td></tr> | ||
| - | <tr><td>16</td><td>38553,2 / 38908</td><td>Maksymalna szybkość nie modyfikowanych stacji [[XF551|XF-551]] oraz [[CA2001|CA-2001]]. Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 38400 bps (2x19200).</td></tr> | + | <tr><td>16</td><td>38553,2 / 38908</td><td>Maksymalna szybkość nie modyfikowanych stacji [[XF551|XF-551]] oraz [[CA-2001]]. Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 38400 bps (2x19200).</td></tr> |
| </table> | </table> | ||
| Linia 102: | Linia 74: | ||
| Dla magnetofonu domyślną wartością rejestru jest 1484, co odpowiada szybkości 594,7 bps. Szybkość tę podczas transmisji komputer dostosowuje w pewnym zakresie do bieżących potrzeb wynikłych np. z nierównomiernego przesuwu taśmy bądź jej rozciągnięcia itd. | Dla magnetofonu domyślną wartością rejestru jest 1484, co odpowiada szybkości 594,7 bps. Szybkość tę podczas transmisji komputer dostosowuje w pewnym zakresie do bieżących potrzeb wynikłych np. z nierównomiernego przesuwu taśmy bądź jej rozciągnięcia itd. | ||
| - | Do zapisu danych na magnetofon stosowany jest tryb dwutonowy (odczyt przebiega normalnie). | + | Odczyt z magnetofonu przeprowadzany jest tak samo, jak komunikacja z innymi urządzeniami. Do zapisu danych na magnetofon stosowany jest tryb dwutonowy, gdzie logicznej jedynce odpowiada ton o częstotliwości 5278 Hz, a zeru - o częstotliwości 3958,56 Hz (w systemie PAL; odpowiednio są to wartości 5 i 7 dla rejestrów AUDF1 i 2). |
| + | |||
| + | ===Przydźwięk I/O=== | ||
| + | |||
| + | Podczas odczytu szeregowego na wyjściu audio komputera pojawia się dźwięk sygnalizujący, że transmisja jest w toku. Dźwięk ten jest generowany automatycznie przez POKEY-a, a źródłem jest kanał audio użyty jako generator częstotliwości (normalnie AUDF3/4) dla wejścia szeregowego. | ||
| + | |||
| + | Sposób generowania dźwięku jest dość prosty. Podczas odczytu z dyskietki na wyjściu AUDIO (pin 37) pojawia się sygnał prostokątny 1Vpp (Voh=~5V, Vih=~4V). Na każdy odebrany bajt - dziesięć okresów (start, 8 bitów danych, stop) o częstotliwości równej prędkości transmisji. Przy 19200 bps jest to oczywiście zbyt wysoka częstotliwość, aby była słyszalna. To co słychać, to krótka (ok. pół bitu) przerwa na synchronizację generatora, pomiędzy bitem stopu bajtu n a bitem startu bajtu n+1 (czyli ton o częstotliwości ok. 1800 Hz); i, oczywiście, dłuższe przerwy między odbieranymi bajtami 'A' i 'C' (patrz [[SIO#Po.C5.82.C4.85czenia_szeregowe|SIO]]). | ||
| + | |||
| + | {{ImgFrm|http://drac030.krap.pl/transmisja-mini.png|http://drac030.krap.pl/transmisja.png|Przebiegi sygnałów ''audio '' i ''data in'' podczas odczytu z magnetofonu - wykres z analizatora stanów logicznych.}} | ||
| + | |||
| + | Z odczytem z kasety jest bardzo podobnie - najpierw odbiór dwóch bajtów $AA (ustalenie częstotliwości taktowania - brak dźwięku na wyjściu), potem prawie dokładnie tak samo jak dla dysku, czyli dziesięć okresów częstotliwości taktowania na każdy odbierany bajt, z synchronizacją generatora każdym kolejnym bitem startu. Amplituda sygnału jest o około połowę mniejsza niż przy odczycie z dysku. Dodatkowo pojawia się (prawdopodobnie losowo - nie zauważa się jakiejś zależności - na oko z prawdopodobieństwem bliskim 0,5) modulacja dźwięku podstawowego częstotliwością 31,666 kHz o znacznie większej amplitudzie (łacznie 4Vpp) - ale raczej bez znaczenia dla brzmienia. To, co słychać, to ton podstawowy ~600 Hz z nałożoną częstotliwością synchronizacji bajt/bajt - ~ 60Hz. Okresowa (na blok danych) zmiana brzmienia pochodzi stąd, że dla każdego bloku występuje pewna niedokładność określenia częstotliwości taktowania (nieco inna wysokość tonu podstawowego), a ona z kolei powoduje inną długość przerw na synchronizację bajt/bajt. | ||
| + | |||
| + | Nie ma żadnej zależności między zawartością danych a generowanym dźwiękiem. Wrażenie, że jest inaczej, powstaje raczej wskutek przesłuchów i zakłóceń na połączeniach SIO w przypadku stacji dysków, w przypadku magnetofonu - przesłuchów pomiędzy ścieżką danych a (zazwyczaj pustą) ścieżką audio itp. | ||
| + | |||
| + | Jak napisano, przydźwięk kontrolny generowany jest tylko podczas odczytu, ale jednak zapis też nie jest całkowicie bezgłośny: w przypadku "normalnych" urządzeń szeregowych [[SIO]] (tj. wszystkich oprócz magnetofonu) źródłem dobiegających wtedy z głośnika postukiwań czy też chrupnięć są nadsyłane przez urządzenie potwierdzenia odbioru komend i danych. Natomiast zapis na magnetofon jest, jak napisano powyżej, realizowany akustycznie w trybie dwutonowym, stąd dźwięk. | ||
| + | |||
| + | Przydźwięk można wyłączyć zerując rejestr systemowy IOSNDEN ($41), co powoduje, że procedury szeregowe OS-u redukują głośność w kanale AUDF3/4 do zera i dźwięk milknie; normalnie zaś stosowanym poziomem głośności jest 8. | ||
| + | |||
| + | == Zobacz też == | ||
| + | * [[Rejestry POKEY-a]] | ||
| + | * [[QUAD POKEY]] | ||
| + | * [[HOKEY]] | ||
| + | * [[PokeyMAX]] | ||
| + | * [[Evie]] | ||
| - | Patrz [[rejestry POKEY-a]]. | + | == Odnośniki zewnętrzne == |
| + | * [http://ftp.pigwa.net/stuff/collections/nir_dary_cds/Tech%20Info/POKEY.PDF POKEY CO12294 - oryginalna dokumentacja]. Zawiera wewnętrzne schematy | ||
| + | * [http://krap.pl/mirrorz/atari/homepage.ntlworld.com/kryten_droid/Atari/800XL/atari_hw/pokey.htm Wersja HTML dokumentacji] | ||
| + | * [http://krap.pl/mirrorz/atari/homepage.ntlworld.com/kryten_droid/Atari/800XL/atari_hw/pokey.htm#Pin%20list Opis końcówek] | ||
| + | * [http://en.wikipedia.org/wiki/POKEY POKEY w Wikipedii] | ||
| [[Kategoria:Atari 8-bit]] | [[Kategoria:Atari 8-bit]] | ||
Aktualna wersja
Pot-Keyboard Integrated Circuit - wielofunkcyjny układ LSI. Stosowany w 8-bitowych komputerach Atari, konsoli 5200, niektórych kartridżach do konsoli 7800 oraz w części gier salonowych produkcji Atari.
Spis treści |
Numery katalogowe
- Standard: C012294
- PORKEY (wersja ze zintegrowanymi multiplekserami 4051B, prototyp): C020574
- MEG (wersja CMOS): C021463
- QUAD POKEY: C024425
Przeznaczenie
Służy do generowania dźwięku, kontroli interfejsu szeregowego (SIO), obsługi manipulatorów analogowych (wiosełek - paddle) i klawiatury. Poza tym POKEY zawiera cztery układy zegarowe oraz generator liczb pseudolosowych i jest głównym - ale nie jedynym - źródłem przerwań IRQ. Układ ma 29 rejestrów i zajmuje adresy $D200-$D2FF.
Transmisja szeregowa
Protokół transmisji pojedynczych bajtów
Protokół transmisji urządzeń podłączonych do szyny szeregowej (zob. Gniazdo SIO) jest zdefiniowany następująco:
- 1 bit startu (0)
- osiem bitów danych
- brak kontroli parzystości
- 1 bit stopu (1)
- 19200 bitów na sekundę
- poziom +4 V oznacza logiczną jedynkę, a 0 V - zero.
Dane transmitowane są w kolejności od najmłodszego bitu. Szybkość transmisji 19200 bitów na sekundę nie dotyczy magnetofonu kasetowego, gdzie określona jest na 600 bitów na sekundę.
Układ POKEY działa jako UART, przejmując na siebie podział bajtów, wpisanych przez system do rejestru wyjścia szeregowego (SEROUT), na pojedyncze bity i wyemitowanie ich na złącze szeregowe z zaprogramowaną częstotliwością, lub scalenie napływających z urządzenia bitów w bajt i przekazanie go w rejestrze wejścia szeregowego (SERIN).
Szybkość transmisji
Szybkość transmisji programowana jest przez OS przy użyciu połączonych w parę dzielników 3 i 4 (AUDF3 i AUDF4), do których doprowadza się sygnał o częstotliwości głównego zegara systemu, czyli 1773447 Hz w systemie PAL albo 1789772,5 Hz w systemie NTSC. Szybkość tę możemy obliczyć według następującego wzoru:
baud = (F/2)/(R+7)
gdzie F to wspomniana wyżej częstotliwość bazowa, a R - wartość wstawiana do rejestru układu POKEY. Żądaną wartość licznika dla znanej prędkości możemy obliczyć po przekształceniu tego wzoru:
R = ((F/2)/baud)-7
Szukana wartość (tzw. HS Index) to R po zaokrągleniu do najbliższej całkowitej.
Normalnie ustawianą przez system operacyjny wartością R jest 40. Teoretycznie ma to odpowiadać szybkości 19200 bitów na sekundę, z podanego wzoru wynika jednak, że w rzeczywistości jest to 18866,45 bps w systemie PAL oraz 19040 bps w systemie NTSC. W praktyce szybkość transmisji nieprzyspieszanej może wahać się w zakresie od 17734,46 bps do 20152,8 bps (19200 bps ±5%; odpowiada to wartościom dzielnika POKEY-a z zakresu od 43 do 37, w systemie PAL).
Możliwości układu POKEY nie kończą się jednak na szybkości 20 kbps. Niektóre możliwe do wygenerowania szybkości transmisji przedstawia poniższa tabela:
| R | bps (PAL / NTSC) | Uwagi |
| 0 | 126674,7 / 127840,9 | Szybkość trudna do praktycznego użycia ze względu na zakłócenia powodowane przez układ ANTIC przy generowaniu obrazu. |
| 1 | 110840,4 / 111860,8 | j/w. Jest to najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 115,2 kbps (6x19200). |
| 2 | 98524,8 / 99431,8 | Maksymalna praktycznie użyteczna szybkość transmisji szeregowej ze stacją dysków |
| 3 | 88672,3 / 89488,6 | |
| 4 | 80611,2 / 81353,3 | Szybkość opcjonalna stacji XFD602 |
| 5 | 73893,6 / 74573,8 | Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 76800 bps (4x19200). |
| 6 | 68209,5 / 68837,4 | Szybkość stacji LDW Super 2000, Top Drive 1050, TOMS Turbo Drive, TOMS Multi Drive, TOMS 710, TOMS 720, XFD601/602 itd., krótko mówiąc, najpopularniejsze "turbo" do szeregowej stacji dysków |
| 7 | 63337,3 / 63920,4 | |
| 8 | 59114,9 / 59659 | Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 57600 bps (3x19200). Szybkość transmisji używana w stacji SN-360 z firmwarem Mikeya (jedyna możliwa prędkość turbo, narzucona sprzętowo przez zegar UARTa w stacji) |
| 9 | 55420,2 / 55930,4 | Szybkość transmisji używana w rozszerzeniach Speedy 1050 oraz Hyper-XF |
| 10 | 52160,2 / 52640,4 | 52 kbps, szybkość stacji US Doubler i Happy Warp |
| 11 | 49262,4 / 49715,9 | |
| 12 | 46669,6 / 47099,3 | |
| 13 | 44336,1 / 44744,3 | |
| 14 | 42224,9 / 42613,6 | |
| 15 | 40305,6 / 40676,6 | |
| 16 | 38553,2 / 38908 | Maksymalna szybkość nie modyfikowanych stacji XF-551 oraz CA-2001. Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 38400 bps (2x19200). |
Oczywiście wartość dzielnika częstotliwości może mieć i wyższe wartości, do 65535 włącznie (co daje 13,6 bps).
Magnetofon
Dla magnetofonu domyślną wartością rejestru jest 1484, co odpowiada szybkości 594,7 bps. Szybkość tę podczas transmisji komputer dostosowuje w pewnym zakresie do bieżących potrzeb wynikłych np. z nierównomiernego przesuwu taśmy bądź jej rozciągnięcia itd.
Odczyt z magnetofonu przeprowadzany jest tak samo, jak komunikacja z innymi urządzeniami. Do zapisu danych na magnetofon stosowany jest tryb dwutonowy, gdzie logicznej jedynce odpowiada ton o częstotliwości 5278 Hz, a zeru - o częstotliwości 3958,56 Hz (w systemie PAL; odpowiednio są to wartości 5 i 7 dla rejestrów AUDF1 i 2).
Przydźwięk I/O
Podczas odczytu szeregowego na wyjściu audio komputera pojawia się dźwięk sygnalizujący, że transmisja jest w toku. Dźwięk ten jest generowany automatycznie przez POKEY-a, a źródłem jest kanał audio użyty jako generator częstotliwości (normalnie AUDF3/4) dla wejścia szeregowego.
Sposób generowania dźwięku jest dość prosty. Podczas odczytu z dyskietki na wyjściu AUDIO (pin 37) pojawia się sygnał prostokątny 1Vpp (Voh=~5V, Vih=~4V). Na każdy odebrany bajt - dziesięć okresów (start, 8 bitów danych, stop) o częstotliwości równej prędkości transmisji. Przy 19200 bps jest to oczywiście zbyt wysoka częstotliwość, aby była słyszalna. To co słychać, to krótka (ok. pół bitu) przerwa na synchronizację generatora, pomiędzy bitem stopu bajtu n a bitem startu bajtu n+1 (czyli ton o częstotliwości ok. 1800 Hz); i, oczywiście, dłuższe przerwy między odbieranymi bajtami 'A' i 'C' (patrz SIO).
Przebiegi sygnałów audio i data in podczas odczytu z magnetofonu - wykres z analizatora stanów logicznych.
Z odczytem z kasety jest bardzo podobnie - najpierw odbiór dwóch bajtów $AA (ustalenie częstotliwości taktowania - brak dźwięku na wyjściu), potem prawie dokładnie tak samo jak dla dysku, czyli dziesięć okresów częstotliwości taktowania na każdy odbierany bajt, z synchronizacją generatora każdym kolejnym bitem startu. Amplituda sygnału jest o około połowę mniejsza niż przy odczycie z dysku. Dodatkowo pojawia się (prawdopodobnie losowo - nie zauważa się jakiejś zależności - na oko z prawdopodobieństwem bliskim 0,5) modulacja dźwięku podstawowego częstotliwością 31,666 kHz o znacznie większej amplitudzie (łacznie 4Vpp) - ale raczej bez znaczenia dla brzmienia. To, co słychać, to ton podstawowy ~600 Hz z nałożoną częstotliwością synchronizacji bajt/bajt - ~ 60Hz. Okresowa (na blok danych) zmiana brzmienia pochodzi stąd, że dla każdego bloku występuje pewna niedokładność określenia częstotliwości taktowania (nieco inna wysokość tonu podstawowego), a ona z kolei powoduje inną długość przerw na synchronizację bajt/bajt.
Nie ma żadnej zależności między zawartością danych a generowanym dźwiękiem. Wrażenie, że jest inaczej, powstaje raczej wskutek przesłuchów i zakłóceń na połączeniach SIO w przypadku stacji dysków, w przypadku magnetofonu - przesłuchów pomiędzy ścieżką danych a (zazwyczaj pustą) ścieżką audio itp.
Jak napisano, przydźwięk kontrolny generowany jest tylko podczas odczytu, ale jednak zapis też nie jest całkowicie bezgłośny: w przypadku "normalnych" urządzeń szeregowych SIO (tj. wszystkich oprócz magnetofonu) źródłem dobiegających wtedy z głośnika postukiwań czy też chrupnięć są nadsyłane przez urządzenie potwierdzenia odbioru komend i danych. Natomiast zapis na magnetofon jest, jak napisano powyżej, realizowany akustycznie w trybie dwutonowym, stąd dźwięk.
Przydźwięk można wyłączyć zerując rejestr systemowy IOSNDEN ($41), co powoduje, że procedury szeregowe OS-u redukują głośność w kanale AUDF3/4 do zera i dźwięk milknie; normalnie zaś stosowanym poziomem głośności jest 8.
Zobacz też
Odnośniki zewnętrzne
- POKEY CO12294 - oryginalna dokumentacja. Zawiera wewnętrzne schematy
- Wersja HTML dokumentacji
- Opis końcówek
- POKEY w Wikipedii
